Mitschrift von Eva-Marie-Reifer vom 4.12.2019
Metalle II-01Der atomare Aufbau von Metallen | alpha Lernen erklärt Chemie
https://www.br.de/mediathek/video/chemie-metalle-der-atomare-aufbau-von-metallen-av:599ae2668c2c30001299306e
bzw.:
Metalle II-02
Metallbindung | alpha Lernen erklärt Chemie
Schau dir zunächst das Video auf die folgenden Punkte hin an:
Erkläre, warum die typischen Eigenschaften bei den einzelnen Metallen unterschiedlich stark ausgeprägt sind.
- Beschreibe den Aufbau eines Aluminium-Atoms. Verwende dabei folgende Begriffe: Atomkern,
- Atomhülle, Protonen, Elektronen, Neutronen, Valenzelektronen
- Erläutere mit Hilfe des Elektronengasmodells den Begriff "Metallbindung".
Die typischen Eigenschaften sind bei den einzelnen Metallen unterschiedlich stark ausgeprägt. da die Metalle aus unterschiedlichen Atomen aufgebaut sind. So besteht Aluminium aus
Aluminium-Atomen, Zink dagegen aus Zink-Atomen.
Bsp.: Aufbau eines Aluminium-Atoms
Atomkern: aus 13 Protonen und 14 Neutronen
Atomhülle: aus 13 Elektronen
Elektronenverteilung : K: 2, L: 8 und M: 3
Al hat 3 Außenelektronen (Valenzelektronen), von denen es sich leicht trennt, weil es dann eine stabile Außenschale mit acht Elektronen bildet!
"Metallbindung"
- "Elektronengasmodel": Das "Elektronengas" wird von den leicht abtrennbaren Valenzelektronen gebildet, die nicht mehr fest an einzelnes Atom gebunden sind.
- Sie lassen sich nicht mehr fest einem einzelnen Atom zuordnen und sind frei beweglich
- Nach Abtrennung der Elektronen bleiben positiv geladene Atomrümpfe zurück
- Zwischen den positiv geladenen "Atomrümpfen" (ohne Valenzelektronen) und den negativ geladenen, beweglichen Valenzelektronen wirken Anziehungskräfte, die dafür sorgen, dass das
Metallgitter zusammenhält.
- Diese Anziehungskräfte nennt man die Metallbindung.
Metalle II-03
Die Wärmeleitfähigkeit von Metallen | alpha Lernen erklärt Chemie
Schau dir zunächst das Video auf die folgenden Punkte hin an:
- Warum kühlt Wasser, wenn man es in einer Aludose in den Kühlschrank stellt, schneller ab als Wasser in einem Pappbecher?
- Erkläre die gute Wärmeleitfähigkeit von Metallen auf Teilchenebene.
https://www.br.de/alphalernen/faecher/chemie/metalle-waermeleitfaehigkeit102.html
Wärmeleitfähigkeit - erklärt von „musstewissen Chemie“
https://youtu.be/0bvldHVL_TU?t=104
Wärme, was war das noch einmal gleich? Genau, Wärme ist die Bewegung von Teilchen, also ist Wärme auch Bewegungsenergie.
Dadurch, dass sich die Elektronen frei in dem Metall bewegen können, können sie ihre Bewegung auch gut auf andere Elektronen übertragen, also weiterleiten.
Werden die Temperaturen größer, fangen irgendwann auch noch die Atomrümpfe an zu schwingen und geben dadurch auch noch Energie weiter.
Die plastische Verformbarkeit von Metallen | alpha Lernen erklärt Chemie
Verformbarkeit von Metallen - bei: Metallbindungen einfach erklärt I musstewissen Chemie
Die elektrische Leitfähigkeit von Metallen | alpha Lernen erklärt Chemie
https://www.youtube.com/watch?v=9DAwywOO4uU
Das Video ist im passwortgeschützen Bereich der Website verfügbar
Metallische Bindungen - einfach erklärt! -(TheSimpleChemics)
Chemie: Die Metallbindung
https://www.youtube.com/watch?v=UPJT1cCj4OU&t=157s
Metalle (von griechisch μέταλλον metallon) bilden diejenigen chemischen Elemente, die sich im Periodensystem der Elemente links und unterhalb einer Trennungslinie von Bor bis Astat befinden. Das sind etwa 80 Prozent der chemischen Elemente, wobei der Übergang zu den Nichtmetallen über die Halbmetalle fließend ist und viele davon Modifikationen mit metallischer und atomarer Bindung bilden können.
Der Begriff wird auch für Legierungen und einige intermetallische Phasen verwendet; er gilt für alle Materialien, die in fester oder flüssiger Form die folgenden vier charakteristischen metallischen Stoffeigenschaften aufweisen:
- hohe elektrische Leitfähigkeit, die mit steigender Temperatur abnimmt,
- hohe Wärmeleitfähigkeit,
- Duktilität (Verformbarkeit)
- metallischer Glanz (Spiegelglanz).
Alle diese Eigenschaften beruhen darauf, dass der Zusammenhalt der betreffenden Atome mit der metallischen Bindung erfolgt, deren wichtigstes Merkmal die im Gitter frei beweglichen Elektronen sind.
Seite „Metalle“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 9. November 2016, 19:22 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Metalle&oldid=159538887 (Abgerufen: 22. Januar 2017, 19:20 UTC)
Voraussetzung für die Bildung des metallischen Zustandes sind folgende Eigenschaften von Atomen:
- Die Zahl der Elektronen in der äußeren Schale ist gering und kleiner als die Koordinationszahl
- Die (zur Abspaltung dieser Außenelektronen nötige) Ionisierungsenergie ist klein (< 10 eV)
Daraus resultiert, dass diese Atome sich untereinander nicht über Atombindungen zu Molekülen oder Gittern verbinden können. Allenfalls in Metalldämpfen kommen Atombindungen vor, z. B. besteht Natriumdampf zu etwa 1 % aus Na2-Molekülen.
Solche Atome ordnen sich vielmehr zu einem Metallgitter, der aus positiv geladenen Atomrümpfen besteht, während die Valenzelektronen über das ganze Gitter verteilt sind; keines dieser Elektronen gehört mehr zu einem bestimmten Kern. Diese frei beweglichen Elektronen kann man sich als Teilchen eines Gases vorstellen, das den Platz zwischen den Atomrümpfen ausfüllt. Da dieses Elektronengas unter anderem die gute elektrische Leitfähigkeit der Metalle bewirkt, wird das Energieniveau, auf dem sich die freien Elektronen befinden, als „Leitungsband“ bezeichnet. Die genauen energetischen Gegebenheiten beschreibt das Bändermodell auf Basis des Orbitalmodells.
Aus dieser Bindungsart und diesem Gitteraufbau resultieren folgende typische Eigenschaften der Metalle:
- Glanz (Spiegelglanz): Die frei beweglichen Elektronen können fast die gesamte auftreffende elektromagnetische Strahlung bis zu Wellenlängen der Röntgenstrahlung wieder emittieren; so entstehen der Glanz und Reflexion; aus glatten Metallflächen werden deshalb Spiegel angefertigt.
- Undurchsichtigkeit: Die vorbeschriebene, an der Metalloberfläche stattfindende Reflexion und die Absorption des nicht reflektierten Anteiles bewirken, dass zum Beispiel Licht kaum in Metall eintreten kann. Metalle sind deshalb nur in dünnsten Schichten etwas lichtdurchlässig und erscheinen in der Durchsicht grau oder blau.
- Gute elektrische Leitfähigkeit: Die Wanderung der frei beweglichen Elektronen in eine Richtung ist der elektrische Strom.
- Gute thermische Leitfähigkeit: Die leicht verschiebbaren Elektronen nehmen an der Wärmebewegung teil. Sie übertragen zudem die thermische Eigenbewegung der Atomrümpfe (Schwingungen) und tragen so zum Wärmetransport bei, vgl. Wärmeleitung.
- Gute Verformbarkeit (Duktilität): Im Metall befinden sich Korngrenzen und Versetzungen, die sich schon bei einer Dehnung unterhalb der Bruchdehnung bewegen können, das heißt, ohne dass der Zusammenhalt verloren geht; je nach Gittertyp verformt sich also ein Metall, bevor es bricht.
- Relativ hoher Schmelzpunkt: Er resultiert aus den allseitig gerichteten Bindungskräften zwischen den Kationen und den frei beweglichen Elektronen, ein jedoch weniger starker Effekt als die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen Ionen in Salzkristallen.
Seite „Metalle“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 9. November 2016, 19:22 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Metalle&oldid=159538887 (Abgerufen: 22. Januar 2017, 19:20 UTC)
Unterrichtsmitschrift von Tina Noltinger am 23.01. und am 25.01.2017
Metalle und Halbmetalle